Tepelná čerpadla pro každého (II) - druhy podle zdroje tepla
Rozdělení a princip značení tepelných čerpadel
Tepelná čerpadla se vždy zkráceně označují podle toho odkud teplo odebírají a jaké látce teplo předávají. Prakticky to znamená, že např. tepelné čerpadlo "vzduch/voda" odebírá teplo z okolního vzduchu a předává vodě do topného systému. Tepelné čerpadlo "vzduch/vzduch" předává teplo vnitřnímu vzduchu a je tedy určeno pro teplovzdušné vytápění nebo klimatizaci. Nejobvyklejší kombinace jsou vzduch/voda, vzduch/vzduch, voda/voda, země/voda. Tepelná čerpadla "země/voda" a "voda/voda" jsou prakticky totožná a liší se pouze ve venkovní části, která získává energii ze země přes cirkulující vodu v potrubí uloženém ve vrtu, zemním kolektoru nebo z potrubí v přírodní nádrži, řece, případně přímo ze studny. Tato část ale není součástí tepelného čerpadla od výrobce a dodává ji většinou montážní firma až při realizaci.
Odkud lze čerpat teplo
Jak již bylo řečeno, využívají tepelná čerpadla jako "zdroj tepla" nejčastěji venkovní vzduch, zemi nebo vodu. Další méně obvyklou možností je využití odpadního vzduchu, odpadních vod nebo pramenů teplé podzemní vody (těmito alternativami se dále nebudeme zabývat). V následujícím textu jsou podrobněji zmíněny jednotlivé varianty a jejich výhody a nevýhody.
Venkovní vzduch
Tepelná čerpadla, která využívají tepla obsaženého ve venkovním vzduchu, se vyrábějí ve třech odlišných variantách:
| 1. | Samostatná venkovní a vnitřní jednotka, tzv. splitové provedení |
| Venkovní jednotka s ventilátorem je propojena s vnitřní částí izolovaným potrubím, ve kterém proudí chladivo. Venkovní jednotka je relativně malá a lze ji postavit na zem nebo na střechu, případně umístit na venkovní stěnu (závisí na provedení a výrobci). Vzdálenost venkovní a vnitřní části je omezena většinou na přibližně 10 m. Vnitřní jednotka je připojena na topnou soustavu stejně jako kotel. | |
| 2. | Kompaktní provedení venkovní |
| Celé tepelné čerpadlo je umístěno ve venkovním prostoru. Propojení s vnitřní topnou soustavou se provede izolovaným potrubím, ve kterém proudí otopná voda, případně nemrznoucí směs. Výhodou je, že zařízení nezabírá žádný vnitřní prostor a nezatěžuje ho hlukem. | |
| 3. | Kompaktní provedení vnitřní |
| Celé tepelné čerpadlo je umístěno ve vnitřním prostoru. K čerpadlu musí být z venkovního prostoru přiveden vzduch a ochlazený vzduch zpět do venkovního prostoru odváděn (sací i výfukové potrubí má průměr cca 400 mm). Aby mezi nasávaným a vyfukovaným vzduchem nedocházelo k promíchání a tím snížení účinnosti, musí být sací a výfukový otvor v dostatečné vzdálenosti od sebe, například i z různých stran rohu domu. Vnitřní provedení je levnější než venkovní, ale zabírá podstatně více vnitřního prostoru (zejména díky rozměrnému vzduchovému potrubí). |
Celkově lze výhody a nevýhody tepelných čerpadel, která využívají venkovního vzduchu, shrnout následovně:
+ Tepelné čerpadlo lze použít prakticky ve všech případech bez omezení místními podmínkami (velikostí pozemku, nemožností zhotovení vrtů, atd.).
+ Instalace nevyžaduje žádné zásahy do okolního prostředí (vrty, výkopové práce, atd.).
+/- Vyšší pořizovací cena samostatného tepelného čerpadla, ale nejsou vyžadovány žádné další náklady (výkopové práce, vrty, atd.). Podle místních podmínek tedy může být celková výše nákladů nižší než při budování vrtů.
- Hluk venkovní jednotky s ventilátorem může v některých případech způsobovat problémy.
- Výkon tepelného čerpadla klesá s venkovní teplotou. A to mnohem výrazněji než u ostatních provedení. Tím narůstá spotřeba elektrické energie a mírně se zvyšují náklady na provoz.
Zemní plošný kolektor
Tepelné čerpadlo využívá odběru tepla z půdy, např. ze zahrady. V hloubce přibližně 1 až 1,8 m a s roztečí okolo 1 m je položena plastová trubka (zemní kolektor), kterou proudí nemrznoucí kapalina. Instalace zemního kolektoru tedy vyžaduje plošnou skrývku poměrně velké plochy nebo bagrování dlouhých výkopů. Pro tepelné čerpadlo o výkonu 10 kW je třeba přibližně 250 - 350 m2 plochy pozemku. Výhodnější jsou půdy obsahující větší množství vody.
+ Nižší pořizovací náklady ve srovnání s vrty.
- Potřeba dostatečně velkého pozemku.
- Na ploše kde je uložen zemní kolektor nelze stavět.
- Neustálým ochlazováním zemního kolektoru dochází v zimních měsících k jeho promrzání a tím snižování výkonu.
Hloubkové vrty
Tepelné čerpadlo využívá odběru tepla z hloubkových vrtů. Do vrtů se uloží plastová trubka, ve které proudí nemrznoucí kapalina. Pro tepelné čerpadlo o výkonu 10 kW je třeba přibližně 120 - 180 m délky vrtů. Jednotlivé vrty mohou být hluboké i více než 150 m. V případě více vrtů v okolí, napříkald i na poměrně malých stavebních parcelách okolo 300 až 400 m2 se doporučeje posudek odborníka, neboť vrty se v podzemí mohou vzájemně ovlivňovat.
+ Stabilní teplota zdroje tepla z vrtu (ve vrtu se teplota po celý rok prakticky nemění) a tím provoz s nízkými náklady. Spotřeba elektrické energie není téměř vůbec ovlivněna venkovní teplotou.
- Poměrně vysoké pořizovací náklady na zhotovení vrtů.
- Nepořádek spojený se zhotovováním vrtů, ovlivňuje firma provádějící vrt svým technickým vybavením.
- Neustálým ochlazováním poddimenzovaného vrtu (příliš krátkého) dochází k jeho postupnému promrzání a tím se dlouhodobě snižuje výkon tepelného čerpadla.
Voda ze studny
Využití studniční vody vyžaduje zejména celoročně dostatečně vydatný zdroj, který je nutno ověřit dlouhodobou čerpací zkouškou. Dále je důležité vhodné složení vody, které nebude způsobovat zanášení výměníku. Voda se čerpá ze studny většinou klasickým ponorným čerpadlem, v tepelném čerpadle je ochlazena a vrací se zpět do vsakovací studny. Kromě čerpací studny je tedy třeba zhotovit v dostatečné vzdálenosti ještě vsakovací studnu, ze které ochlazená voda nesmí prosakovat zpět do sací studny. Teplota vody ve studni musí být dostatečně vysoká, aby ji bylo možno ochlazovat bez nebezpečí zamrznutí (cca 6-7°C).
+ Nižší pořizovací náklady ve srovnání s vrty.
- Požadavky na kvalitu, dostatečné množství vody a teplotu vody.
- Venkovní část dále vyžaduje pravidelnou údržbu (čištění filtrů) a je náchylnější na poruchy např. sacího čerpadla).
Povrchová voda (rybník, řeka)
Při využití vody z rybníka nebo řeky se většinou na dno pokládá kolektor vytvořený z plastových trubek, kterým proudí nemrznoucí teplonosná látka. V některých případech lze vodu přivádět přímo k tepelnému čerpadlu a ochlazenou ji vypouštět zpět do řeky (obdobně jako při využití studniční vody). Problémem je ale znečištění vody a nutnost platit za odběr vody.
+ Nižší pořizovací náklady ve srovnání s vrty.
- Omezení na lokality s dostatkem povrchové vody.
Poznámka:
Použité obrázky jsou převzaty z firemní dokumentace VESCAL AG.